METALLOIZI: CARACTERISTICI, PROPRIETĂȚI ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

The metaloide sau semimetalelor sunt un grup de elemente chimice cu proprietăți fizice și chimice intermediare între metale și nemetale. Majoritatea cercetătorilor chimici acceptă următoarele metode chimice ca metaloizi: bor, siliciu, arsenic, germaniu, antimoniu și telur (prezentat în verde în imaginea de mai jos).

Cu toate acestea, un grup mai mic de cercetători adaugă polonoum, astate (culoare albastră) și seleniu (roz în culoare) metaloidelor.

Sursa: De Sandbh, de la Wikimedia Commons

Chiar și pe baza unor proprietăți, acestea sugerează că elementele chimice carbon și aluminiu (de culoare galbenă) ar trebui să fie considerate și ca metaloide.

Principalele caracteristici ale metaloidelor

Situația de pe tabelul periodic

Metalloidele sunt localizate pe tabelul periodic pe o diagonală descendentă între coloanele 13, 14, 15, 16 și 17, începând cu borul din stânga sus și sfârșind cu astatina în dreapta jos.

Metalele sunt situate în stânga metaloidelor și nemetalele în dreapta lor; prin urmare, ele reprezintă granița dintre ambele tipuri de materie.

Formează aliaje cu metale

Metalloidele formează aliaje cu metale și reacționează cu nemetalele, de exemplu oxigenul, sulful și halogenii.

Semiconductori electrici

În cea mai mare parte sunt considerați ca semiconductori electrici, conductanța lor fiind dependentă de temperatură. La temperaturi scăzute, conductanța electrică este scăzută, deci acționează ca izolatori electrici, dar pe măsură ce se încălzește, capacitatea lor de a conduce electricitate crește.

Baza industriei electronice

Semiconductorii stau la baza dezvoltării industriei electronice, precum și a computerei și informaticii. De asemenea, aplicația din siliciu a fost foarte utilă în acest domeniu.

Stări alotrope

Metalloidele au diferite stări alotrope (forme cristaline diferite); astfel, de exemplu, arsenul are cristale negre, galbene sau gri.

În natură, ele nu sunt de obicei găsite ca elemente chimice pure, ci mai degrabă asociate sau care formează agregate în minerale împreună cu plumb, sulf, fier etc.

Proprietati fizice si chimice

Proprietăți fizice

Apar sub formă de solide strălucitoare. În acest sens, seamănă cu metale. Sunt fragile și nu sunt foarte elastice, deci nu pot fi întinse într-un fir, adică nu sunt foarte ductile. În plus, transformarea sa în foi este dificilă, astfel încât metaloizii nu sunt foarte maleabili.

Ele sunt capabile să conducă electricitatea și temperatura, deși într-un grad mai mic decât metalele. În cadrul metaloidelor există elemente chimice care, pe baza structurilor lor de bandă, sunt clasificate ca semiconductoare.

Acest grup este format din bor, siliciu, germaniu și antimoniu. Arsenicul și telurul sunt clasificate ca semi-metale.

Puncte de fuziune

Bor 2,076 ° C; Silicon 1.414 ° C; Germaniu 938,25 ° C; Arsenic 817 ° C; Antimoniu 630,13 ° C; Tellurum 449.51º C și Poloniu 254º C.

Puncte de fierbere

Bor 3.927 ° C; Silicon 3.265 ° C; Germaniu 2.833 ° C; Arsenic 614 ° C; Antimoniu 1.587º C; Tellurium 988º C și Poloniu 962º C.

densităţile

Bor 2,34 g / cm ³ : siliciu 2,33 g / cm ³ ; Germaniu 5.323 g / cm ³ ; Arsenic 5.727; Antimoniu 6.697 g / cm ³ ; Tellur 6,24 g / cm ³ și Poloniu 9,32 g / cm ³ .

Proprietăți chimice

Se comportă într-un mod similar cu nemetalele, formează oxaci ca SiO ₂ și au un comportament amfoteric. Metalloidii se pot comporta ca un acid sau o bază în funcție de pH-ul mediului.

Aplicații

Despre ființele vii

-Arsenicul este folosit în agricultură ca insecticid și erbicid. În plus, se folosește ca pulbere sau în soluție lichidă pe animale pentru a elimina insectele și paraziții din animal. Arseniatul de calciu este folosit pentru a ucide bârbul bumbacului.

-Arsenicul este folosit ca conservant al lemnului datorită toxicității sale pentru insecte și ciuperci.

-Arsenicul este utilizat în tratamentul leucemiei promielocitice acute, un tip de cancer de sânge. Este utilizat la prepararea soluției Fowler pentru utilizare în tratamentul psoriazisului. Un izotop radioactiv al arsenului ( ⁷⁴ As) este utilizat în localizarea tumorilor canceroase prezente în corpul uman.

-Arsenicul face parte din Melarsoprol, un medicament utilizat în tratamentul Trypanosomiazei umane africane. Boala parazitară transmisă de musca tsetse.

-Oxidul de titur a fost utilizat în tratamentul dermatitei seboreice. De asemenea, alți compuși de telur sunt folosiți ca agenți antimicrobieni.

-Boronul, sub formă de acid boric, este utilizat ca antiseptic ușor în ochi, nas și gât.

În pahare și emailuri

-Telluriul este utilizat în producția de ochelari albastru, maro și roșu. Metalloidul poate fi depus electrolitic pe argint producând un finisaj negru.

-Antimonia este folosită pentru a oferi ochelari și emailuri o nuanță galbenă. Borul este utilizat în producția de sticlă și ceramică. În special, sticla borosilicată este rezistentă la schimbările de temperatură, motiv pentru care este utilizată în laboratoare în reacții chimice și distilări.

-În casă, mâncarea poate fi coptă folosind sticlă borosilicată, fără a face ustensilele folosite.

-Silicon este baza principală a industriei sticlei, implicată în fabricarea a aproape toate obiectele din sticlă.

-Oxidul de germaniu este utilizat la fabricarea lentilelor pentru camere foto și a lentilelor la microscop. În plus, este utilizat la fabricarea miezului de fibre optice pentru multe aplicații.

În producția de materiale de calitate superioară

-Arsenicul formează aliaje cu plumb, producând o scădere a punctului său de topire. Acest lucru provoacă o duritate mai mare în aliajul utilizat la producerea împușcăturii.

-Adăugarea unei cantități de telur între 0,1% și 0,6% dintr-un aliaj cu plumb își mărește rezistența la coroziune și tracțiune cu o creștere a flexibilității. Tellurul este adesea adăugat la fontă pentru a întări stratul de suprafață al pieselor temperat.

-Antimonia este folosită în aliaje pentru a produce rulmenți, plăci de acumulatori și material de imprimare.

-Siliconul este utilizat la producerea aliajelor cu o rezistență mai mare la acizi. Acesta este cazul Duriron, care conține 14% siliciu.

Aliajul de siliciu, fier și aluminiu este utilizat pentru producția de piese foarte dure, care sunt utilizate în industria auto.

-Arsenicul formează aliaje cu platină și cupru pentru a-i crește rezistența la coroziune. De asemenea, arsenic este adăugat la alfa-alamă pentru a crește rezistența zincului. Acest tip de alamă este utilizat la producerea de materiale accesorii pentru instalații sanitare.

În electronică și calcul

-Metalloidele sunt utilizate ca semiconductori în industria electronică și a calculatoarelor. În acest sens, siliciul este lider în comerțul cu semiconductori care stă la baza electronicii moderne și a calculelor. Siliciul și derivatele sale sunt utilizate în calculatoare, tranzitoare, celule solare și ecrane LCD.

-Tellurium este un semiconductor care are aplicații în electro-optică și electronică.

-Germanium este un metaloid cu semiconductor care este utilizat în combinație cu siliciu în circuitele integrate de mare viteză pentru a îmbunătăți performanța. Deși germaniul are oarecum deplasat siliciu în rolul său de semiconductor, utilizarea sa în cipuri miniaturizate a fost îmbunătățită.

-Germaniul este utilizat în producerea de panouri solare. Chiar și roboții care explorează pe planeta Marte conțin germaniu în celulele lor solare. Mai mult, germaniul este utilizat la fabricarea radarelor.

Acțiunea de protecție a metalloidelor

Borul și compușii săi asociați conferă o mare rezistență materialelor din care face parte. Acest lucru permite utilizarea sa în crearea de structuri spațiale. În plus, sunt utilizate în producția de cluburi de golf și tije de pescuit.

Acțiunea de protecție a carburii de bor este folosită ca bariere de control în reactoarele nucleare, limitând scurgerea materialului radioactiv. Mai mult, carburul de bor este utilizat în veste rezistente la gloanțe și în armura tancurilor de război.

Dioxidul de siliciu și silica, sub formă de argilă sau nisip, sunt componente importante ale cărămizilor, betonului și cimentului, utilizate în diferite forme de construcție.

Alții

-Sulfura antimonică este folosită în focurile de artificii și lămpile cu bliț la camerele de filmat.

-Boron face parte din magneții de neodimidiu.

-Silicona, un polimer derivat din siliciu, este utilizată la producerea de uleiuri și ceară, implanturi mamare, lentile de contact, explozibili și în pirotehnie.

-Germaniu este utilizat la fabricarea lămpilor fluorescente și a unor diode LED. În plus, germaniul este folosit în chitare electrice pentru a produce un ton de distorsiune caracteristic.

-Germanium este utilizat în aplicația de imagistică termică pentru uz militar și combaterea incendiilor.

-Antimonia este folosită la fabricarea chibriturilor și a grenadelor de trasare și de localizare, precum și în primerii pentru cartușe.

-Bratatul de sodiu este utilizat ca produs ignifug în materiale plastice și cauciuc.

Cele 8 elemente metaloide

Acest grup de elemente chimice este format din bor, siliciu, antimoniu, telur, germaniu, arsenic, poloniu și astat. Cu toate acestea, cel mai mare număr de cercetători în domeniul chimiei exclude poloniul și astatul ca metaloizi.

Prin urmare, cel mai acceptat grup de metaloizi ar fi format din bor, siliciu, antimoniu, telur, germaniu și arsenic.

S-a remarcat că poloniul este distinct metalic, deoarece cele două forme alotrope ale acestuia sunt conductoarele metalice. Pe de altă parte, astatina a fost clasificată în 2013 ca metal, deși anterior în 1950 a fost desemnată halogen, un nemetal reactiv.

Limita dintre grupurile de elemente considerate ca metale, metaloide sau nemetale nu este clară. Din acest motiv, unii cercetători, pe baza unor proprietăți, sugerează că acest sau acel element ar trebui să fie considerat ca metaloid. S-a subliniat, de exemplu, că carbonul, aluminiul sau seleniul ar trebui clasificate ca metaloide.

S-a încercat stabilirea criteriilor de selecție care să permită clasificarea unui element chimic ca metal, metaloizi sau nemetalici. Alte criterii de selecție includ energia de ionizare, electronegativitatea și eficiența de ambalare a diferitelor elemente chimice.

Referințe

1. Eden Francis. (2002). Clasificarea elementelor. Luat de la: dl.clackamas.edu
2. Metale, metalloide și nemetale. Luat de la: angelo.edu
3. Elemente. Metaloizi. Luate de la: elements.org.es
4. Exemplu de. (2013). Metaloizi. Luat de la: examplede.com
5. Wikipedia. (2018). Metaloid. Preluat de la: en.wikipedia.org
6. Posturi rapide de chimie. (2011). Metalloide (semimetale). Luat de la: chimie.patent-invent.com
7. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (2016, 18 octombrie). Metaloid. Luat de la: britannica.com